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第三代半导体技术发展竞争态势

供稿人:杜渐  供稿时间:2019-11-9   关键字:第三代半导体  GaN  SiC  

以SiC、GaN为代表的第三代半导体产业链包括:衬底、外延片、器件、模组、下游应用等环节。

图:第三代半导体产业链

产业链各环节主要企业见下表。

表:第三代半导体产业链各环节主要企业

 

衬底

外延

芯片、器件

模组

SIC

美国科锐(Cree)、道康宁(Dow Corning)、贰陆公司(II-VI)、Aymont、SiC  System、SiC Crystal、日本罗姆、新日铁住金、昭和电工、瑞典 Norstel(中国资本收购)、韩国SKC

科锐、道康宁、II-VI、罗姆、三菱电机、Norstel、台湾嘉晶、Infineon

科锐、通用电子、英飞凌、意法半导体、罗姆、三菱电机、电装、富士通、松下、日立、瑞萨、博世、西门子

瑞典Ascatron、德国XFab、台湾汉磊科技

Cree、Infineon、罗姆、三菱电机、意法半导体等

GaN

住友电器、住友化学、三菱化学、古河电气、Kyma、日立金属、Monoecrystal

比利时EpiGaN、英国IQE、日本NTT-AT、DOWA

 

Cree、住友电工、Infineon、Qorvo、MACOM、Ampleon、韩国 RFHIC

 环宇通讯(GCS)、稳懋、富士通、台湾嘉晶电子、台积电、欧洲联合微波半导体公司(UMS),XFab、TowerJazz

松下、德仪、意法半导体、安森美、英飞凌、power integrations

SiC主流尺寸是4-6英寸,8英寸衬底已由II-VI公司和Cree公司研制成功;按照性能,SiC衬底主要分为半导电型和半绝缘型,半导电型SiC衬底以n型衬底为主,主要用于外延GaN基LED等光电子器件、SiC基电力电子器件等,半绝缘型SiC衬底主要用于外延制造GaN高功率射频器件。目前,全球SiC市场主要美国、欧洲、日本等垄断,主要生产商有美国Cree、DowCorning、II-VI、日本罗姆、新日铁住金、瑞典Norstel(中国资本收购)等;外延片企业主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、罗姆、三菱电机、Infineon等;器件方面,全球市场主要被Infineon、Cree、罗姆、意法半导体等企业瓜分。Cree公司是全球SiC市场龙头企业,占据衬底市场约40%的份额、器件市场约23%的份额。Ⅱ-Ⅵ公司、日本罗姆合计占据SIC衬底市场的35%,是SIC衬底市场Cree主要竞争对手,日本罗姆、三菱电机、Infineon等是器件市场Cree主要竞争对手。

GaN市场由日本厂商主导,超过85%的市场份额掌握在住友电工、三菱化学及住友化学3家日本企业手中。此外,美国的Kyma公司、法国的Lumilog公司也已实现了2英寸GaN衬底的产业化开发。GaN外延企业主要有比利时的EpiGaN、英国的IQE、日本的NTT-AT。GaN器件主要用于射频、功率器件,GaN射频器件主要以GaN on SiC为主要技术路线,全球GaN射频器件供应商中,住友电工和Cree是行业的龙头企业,市场占有率均超过30%,其次为Qorvo、MACOM、II-VI等。基于高阻硅的GaN on Si成本更具优势,未来有望在高频、低功率细分市场与GaN on SiC路线竞争,GaN on Si技术由意法、MACOM研发联盟所主导。GaN射频下游应用横跨军、民两用领域,军用领域有美国的雷神(Raytheon)、洛克希德马丁(Lockheed Martin)等,欧洲的空中客车(Airbus)、萨博(Saab)等企业;民用领域有松下、德仪、意法半导体、安森美、英飞凌等企业。GaN功率器件方面,美国拥有较为完整产业链,在外延、器件及应用环节有Transform、EPC、GaNsystem、Powerex等企业。

此外,相较于SiC组件基本采取整合组件制造商(IDM)方式,GaN制程已经吸引代工业者参与,如:环宇通讯半导体(GCS)、稳懋半导体、日本富士通、Cree、台湾嘉晶电子、台积电、欧洲联合微波半导体公司(UMS),以及中国的三安集成和海威华芯等均已提供GaN代工服务。

参考文献:

1、ccid, 2017-2018年中国化合物半导体市场发展研究年度报告

2、白春杰等,探讨电子科学技术中的半导体材料发展趋势,科学与信息化,2019.3

3、CASA,第三代半导体报告2018

4、Grand  View  Research,Silicon Carbide Market Analysis and Segment Forecast to 2020

5、mordorintelligence,GLOBAL SEMICONDUCTOR MATERIALS MARKET REPORT


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